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合成開口レーダシステムによる地下構造の可視化精度の画期的向上

Research Project

Project/Area Number 21656231
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Earth system and resources enginnering
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

小池 克明  熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (80205294)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 麻植 久史  熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 助教 (70462843)
Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords地中レーダ探査 / 多層構造 / 誘電率 / フレネル反射係数 / TEモード / TMモード / 反射率 / ダイポールアンテナ
Research Abstract

従来,レーダの反射を利用して,地層の境界面の位置や形状を把握するのが地中レーダ探査の主な目的である。さらに地下探査精度を向上させるためには,このような幾何情報のみでなく,地下物質の物性に関した媒質定数(誘電率,導電率,透磁率など)を推定し,物質を同定できることが望まれる。しかしながら,地下の物性分布や地層境界の形状に関する不均質は特に大きく,従来の一つの偏波を用いた反射型の地中レーダでは地下の物性までは把握できない。
そこで本研究では,地下構造の可視化精度の向上を目的とし,前年度に引き続いて,レーダの反射と透過の両方を計測でき,さらに合成開口レーダシステムのように偏波も考慮できるという機器の開発を行った。これを管渠側面に形成される地下水面の下の空洞を捕捉するという問題に適用した。本機器では送信アンテナと受信アンテナを分離し,地表から送信したレーダを地下で受信できる。これから透過型地中レーダによれば,反射型に比べてレーダの伝播距離が約半分になることに利点がある。これによりレーダの受信強度が増加し,探査可能な距離範囲が約2倍になり,地下構造の解明に貢献できる。
開発機器の有用性を検証するために,大型水槽モデルを作製し,これに砂を満たすとともに塩ビ管とヒューム管の2種類の管渠を埋設し,その上部に空洞設けた。その後,注水することで,これらの管渠が地下水面以下,すなわち帯水層内に存在するという状態を模擬した。基礎実験の結果,減衰が大きい帯水層内でも送信信号を検出でき,空洞の存在が把握できることがわかった。また,測定を妨げる要因として考えられる鉄筋を含むヒューム管においても,その上部の空洞が検出できた。さらに,TE波とTM波の反射率の相違を利用すれば各層の誘電率が妥当に求められることも明らかになった。ゆえに,本開発機器は汎用的であり,透過型地中レーダの有用性が実証できた。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2011 2010 2009

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Analysis of Topographic Change at Mount Sakurajima, South Kyushu, Japan, using JERS-1 SAR Interferometry2011

    • Author(s)
      Nobuhiro Tomiyama
    • Journal Title

      情報地質

      Volume: 22 Pages: 54-56

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    • Author(s)
      槙原慧
    • Journal Title

      日本地球惑星科学連合2011年大会講演要旨集

      Volume: (印刷中)

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    • Author(s)
      Asep Saepuloh
    • Journal Title

      Proceedings World Geothermal Congress 2010

      Volume: 1

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-dimensional Geological Structure Modeling for Groundwater System Elucidation in a Wide Area Using MT Method2010

    • Author(s)
      Hisafumi Aasue
    • Journal Title

      Proceedings of 11th International Symposium on Mineral Exploration (ISME-XI)

      Volume: 1 Pages: 130-133

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    • Author(s)
      槙原慧
    • Journal Title

      (社)資源・素材学会九州支部平成22年春季例会講演要旨集

      Volume: 1 Pages: 54-56

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    • Author(s)
      麻植久史
    • Journal Title

      Proceedings World Geothermal Congress 2010

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  • [Journal Article] 偏波を利用した地中レーダ探査に関する基礎的研究2010

    • Author(s)
      槙原慧
    • Journal Title

      (社)資源・素材学会九州支部平成21年春季例会講演要旨集 (印刷中)

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    • Author(s)
      麻植久史
    • Journal Title

      情報地質 20

      Pages: 110-111

    • NAID

      10025984176

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    • Organizer
      International Symposium on Earth Science and Technology 2010
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      九州大学伊都キャンパス
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      2010-12-07
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      Asep Saepuloh
    • Organizer
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    • Place of Presentation
      東京大学地震研究所
    • Year and Date
      2010-09-08
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      槙原慧
    • Organizer
      (社)資源・素材学会九州支部平成22年春季例会
    • Place of Presentation
      熊本大学工学部
    • Year and Date
      2010-06-11
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      Asep Saepuloh
    • Organizer
      Workshop on "Renovation of Observation of Natural Disasters using High Resolution Satellite Remote Sensing"
    • Place of Presentation
      京都大学防災研
    • Year and Date
      2009-09-09
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  • [Presentation] 塩淡境界面高精度抽出のためのイオン電極電気探査2009

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      麻植久史
    • Organizer
      GEOINFORUM-2009(第20回日本情報地質学会総会・講演会)
    • Place of Presentation
      沖縄県那覇市 沖縄県青年会館
    • Year and Date
      2009-06-26
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2016-04-21  

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